Макрофаги при раке яичников могут облегчать вторжение опухоли

Макрофаги при раке яичников могут не только реагировать на опухоль, но и менять ткань перед ней. В новой работе провоспалительные макрофаги из метастазов сальника выделяли сигнальные молекулы, которые переводили мезотелиальные клетки в более подвижное и сократимое состояние. В клеточной модели после такой перестройки опухолевым клеткам было легче пройти через мезотелиальный слой.

Мезотелий — это тонкий слой клеток, выстилающий брюшную полость и поверхность внутренних органов. При раке яичников опухолевые клетки часто распространяются по брюшной полости, в том числе с асцитической жидкостью, и оседают на брюшине и сальнике. Чтобы закрепиться в новой ткани, им приходится взаимодействовать с мезотелием, который в норме образует барьер.

Макрофаги из асцита и метастаза оказались разными

Авторы сравнили опухоль-ассоциированные макрофаги из двух мест у пациенток с раком яичников высокой степени злокачественности: из асцита и из метастазов в сальнике. Для одноклеточного секвенирования РНК использовали парные образцы от трёх пациенток; после фильтрации анализ включал 10 506 клеток.

Картина оказалась заметно различной. Макрофаги из асцита чаще имели признаки состояния, которое традиционно относят к M2-подобному, тогда как в метастазах сальника было больше клеток со смешанным профилем: одновременно с M1- и M2-признаками. Простая схема «M1 борются с опухолью, M2 помогают ей» здесь перестаёт работать. Провоспалительный профиль сам по себе не означал противоопухолевую функцию.

У макрофагов из сальника сильнее работали гены, связанные с перестройкой окружающей ткани. Чтобы проверить, имеет ли это функциональные последствия, исследователи собрали среду, в которой жили макрофаги, и добавили её к первичным мезотелиальным клеткам. В опытах с парными макрофагами из асцита и сальника от пяти пациенток выраженную перестройку вызывала именно среда от макрофагов метастатического сальника.

Мезотелиальные клетки теряли часть обычных эпителиальных признаков, вытягивались, становились похожими на фибробласты и приобретали большую сократимость. Такой процесс называют мезотелиально-мезенхимальным переходом. По сути, клетки плотного поверхностного слоя переходят в состояние, хуже приспособленное к роли барьера и лучше — к перестройке ткани.

В отдельной системе исследователи показали и функциональное следствие: после воздействия веществ, выделяемых провоспалительными макрофагами, опухолевые клетки легче проходили через слой мезотелиальных клеток и проникали в коллагеновый матрикс. Это был эксперимент в культуре клеток, поэтому он не доказывает, что тот же процесс в таком же виде определяет метастазирование в организме. Но он связывает перестройку мезотелия с конкретным свойством, важным для распространения опухоли.

Главным сигналом оказался IL-1α

Дальше исследователи попытались выяснить, какое вещество, выделяемое макрофагами, запускает эту перестройку. Протеомный анализ выявил десятки белков, содержание которых было повышено в среде провоспалительных макрофагов. Среди кандидатов были несколько воспалительных цитокинов, но ключевым оказался интерлейкин-1 альфа, IL-1α.

Когда IL-1α нейтрализовали антителом, мезотелиальные клетки гораздо слабее меняли форму, активность мезенхимальных генов и способность сокращать коллаген. Блокирование IL-1β или TNFα такого эффекта не дало. В независимом протеомном сравнении парных макрофагов из асцита и сальника у шести пациенток IL-1α также был повышен в макрофагах из метастатического сальника.

Но IL-1α работал не один. Он усиливал выработку мезотелиальными клетками другого сигнала — TGFβ — и повышал количество его рецептора TGFBR1. Получалась петля усиления: макрофаг даёт стартовый воспалительный сигнал, а мезотелиальная клетка начинает производить больше TGFβ и одновременно становится чувствительнее к нему. Параллельно IL-1α активировал сигнальные пути ERK и p38 MAPK.

Особенно показателен эксперимент с двумя сигналами. По отдельности IL-1α и TGFβ не полностью воспроизводили эффект макрофагов, а вместе создавали выраженный мезенхимальный фенотип и повышенную сократимость клеток. Одновременное подавление IL-1α и TGFβ, наоборот, практически снимало перестройку в этой клеточной системе.

Иммунная клетка может готовить «посадочную площадку»

Авторы обнаружили экспрессию IL1A преимущественно в макрофагах из метастазов сальника, а иммуногистохимия показала CD68-положительные и IL-1α-положительные макрофаги рядом с микрометастатическим очагом в клиническом образце. Кроме того, в опубликованном ранее наборе одноклеточных данных мезотелиальных клеток пациентов нашлись популяции с похожими мезенхимальными и IL-1-связанными признаками.

Человеческая часть исследования при этом невелика, а причинный механизм в основном проверен в культурах клеток. Работа не показывает, что блокада IL-1α уменьшает метастазы у пациентов или даже у животных. Клиническое значение этой сигнальной оси пока не установлено; предыдущие исследования блокады IL-1α при распространённом раке также не показали ясной противоопухолевой эффективности.

Главный вывод поэтому относится не к готовому лечению, а к биологии метастаза. Опухолевой клетке недостаточно просто добраться до новой поверхности. Окружающие иммунные клетки могут заранее изменить сам барьер, через который ей предстоит пройти.

В этой работе одним из таких посредников оказался IL-1α: сигнал от макрофага, который заставляет мезотелий частично перестроить собственное состояние и тем самым делает ткань более удобной для вторжения.